衛星通信行業的技術應變與商機

隨著光通信技術的進步和光纜骨干網的拓展并投入使用，衛星通信在通信干線方面的地位已大不如前。地面數據通信網的發展和完善也使ＶＳＡＴ專用網和點對點通信線路的發展勢頭受到阻礙。１９９７年的亞洲金融風暴曾使區內的衛星通信業一度蕭條。近兩年來，因互聯網的高速發展而引起的通信容量短缺，使衛星通信行業又重現繁榮景象。但是，目前的資源緊缺現象可能在數年內被新增的通信容量所填補。業內人士應該居安思危，將衛星通信和其他通信方式作對比分析，順勢而變，研究最適合于衛星通信的新技術和新應用。


一、衛星通信在接入網方面的應用


可用于衛星通信的頻率資源和軌位資源是有限的，長距離的微波傳輸帶來長時延，傳輸質量也容易受氣候條件的影響。因此，衛星通信在通信容量和傳輸質量上都比不上光通信。隨著洲際和國內的光纜干線容量的不斷擴張，通信骨干網中的衛星通信部分將逐漸退居拾遺補缺和災害備份的地位。由于接入網及其中的最后一公里已經成為目前寬帶數據通信的瓶頸，接入網將成為今后的長期建設重點。衛星通信應該發揮其對距離不敏感、和適于點到面廣播的特點，在接入網中占據一定的份額。


寬帶數字接入網中最適宜于直接進入用戶家庭的技術方式無疑是ｘＤＳＬ和Ｃａｂｌｅ ｍｏｄｅｍ。衛星通信應該揚長避短，與上兩種方式互補，而不作全面和直接的競爭。衛星通信的優勢在于，它能很方便地連接光纜覆蓋范圍之外的農村和邊遠地區，它對整個服務區的覆蓋相當于由多個交換機及其用戶接口所構成的交換網和接入網，它的直接廣播方式也比ＡＴＭ等的通過多次復制轉發而實現的多播方式效率更高。衛星通信在接入網中的應用有其特殊性，它的涵蓋范圍可以包括部分核心網、邊緣網、以及接入網的大部分。衛星通信可以直接與用戶終端相連，也可以只連到集團接收點，再通過ｘＤＳＬ或Ｃａｂｌｅ ｍｏｄｅｍ等方式與用戶相聯接。


衛星通信在接入網中的直接競爭對手是ＬＭＤＳ。這兩種方式都適宜于提供最后一公里的寬帶接入，但其設備和安裝成本都高于ｘＤＳＬ和Ｃａｂｌｅ ｍｏｄｅｍ，因此都不太適合用于接入網的最后５０米。 ＬＭＤＳ的優勢在于帶寬，其數據速率為Ｇｂｐｓ量級，通過劃分扇區還可實現頻率復用。ＬＭＤＳ的弱點則為，建在鄰近制高點上的發射站到用戶接收端之間的視距傳送，比衛星通信更容易受到其他建筑物的遮擋；５公里的覆蓋半徑大于衛星通信的雨區穿越距離，Ｋａ頻段的降雨衰耗所引起的通信中斷幾乎無法避免。ＬＭＤＳ和衛星ＩＰ廣播都還沒有統一的通信協議和設備規范，各家廠商所提供的設備不能實現互換。與衛星數據廣播方式相比，ＬＭＤＳ比較容易獲得頻率資源，但其設備成本因尚未廣泛使用而較高?？紤]到目前硬盤的讀寫速度只在Ｍｂｐｓ和１０ Ｍｂｐｓ量級，接入網未必需要大量的高于１５５ Ｍｂｐｓ的傳輸速率，而且ＬＭＤＳ基站接入核心網的帶寬也未必能達到Ｇｂｐｓ級，ＬＭＤＳ的大帶寬并不能起到決定性的作用。衛星接入可以憑借其它優勢，在競爭中勝出。


二、衛星數據廣播與ＩＤＣ的結合


衛星通信行業的傳統運作方式是空間系統和地面系統分段經營。為了高效率而低成本地開拓衛星接入網業務，衛星操作者、網絡經營者和ＩＰ業務服務商應該考慮以合作經營的方式開發市場。常見的合作業務有Ｔｅｌｅｐｏｒｔ和Ｄｉｒｅｃｔ ＰＣ等。衛星數據廣播還可在ＩＤＣ（互聯網數據中心）的運作中發揮作用。


ＩＤＣ主要向ＩＳＰ、ＩＣＰ和工商用戶提供服務器托管或代理服務器業務，以降低用戶在服務器安裝和維護上的成本。ＩＤＣ為置于其中的服務器提供與Ｉｎｔｅｒｎｅｔ骨干網的寬帶連接。用戶和訪問者到服務器的連接則需通過數據專線、或者采用撥號上網方式。我國已有多家通信和互聯網經營者分別在多個區域中心城市開展ＩＤＣ業務。為了便于在各地就近提供服務，主要的互聯網業者可能在多個城市的ＩＤＣ分別設置服務器，并行展開大致相同的業務。


如果改用衛星鏈路提供ＩＤＣ到用戶和訪問者的通信連接，在衛星信道有足夠帶寬的前提下，ＩＳＰ和ＩＣＰ們只需將其服務器托管在一個ＩＤＣ中，就可以向全國各地的用戶提供服務。ＩＳＰ為其用戶所提供的主要業務為對萬維網的瀏覽訪問。由于被訪問的網站相對比較集中，ＩＳＰ通常采用代理服務器和緩存方式，將熱門站點的網頁內容存儲在本地硬盤中。當代理服務器收到用戶的訪問請求時，先檢查在緩存中是否已存有相應的內容，若是，則將其取出并且傳送給用戶。該方式可以減少信息在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ骨干網中的傳遞，并且縮短瀏覽時的訪問時間。通過代理服務器訪問網頁仍屬于拉?。ǎ穑酰欤欤┓绞?，即服務器按照不同用戶的請求，逐次分別下載網頁。利用衛星通信的廣播特性，ＩＳＰ可采用推送（ｐｕｓｈ）方式，將有關信息一次性地向所有的潛在訪問者發送。信息將被存儲在接收端的計算機或機頂盒的硬盤中，供用戶在需要時逐頁取出瀏覽。與逐次傳送方式相比，廣播方式可以大幅減少ＩＳＰ與訪問者之間的通信量。ＩＳＰ向收費用戶發送的廣播信息可采取條件接收方式，而用戶對過濫的免費信息也有權選擇地拒收。


用戶與ＩＤＣ之間的衛星接入可分為集團接收和個體接收兩種方式。個體接收用戶采用小口徑單收天線。ＩＤＣ可為ＩＳＰ和ＩＣＰ們在各地提供反向信息的轉駁服務，使用戶可以通過本地撥號上網方式與有關的ＩＳＰ或ＩＣＰ建立聯系。集團接收用戶可采用中等口徑的雙向天線。集團中的個別用戶可以通過ＬＡＮ、ｘＤＳＬ或Ｃａｂｌｅ ｍｏｄｅｍ與Ｈｕｂ相連，并且通過Ｈｕｂ和ＩＤＣ與有關的ＩＳＰ或ＩＣＰ建立聯系。


三、新技術的開發與利用


經過十多年的努力，國內的通信產業在程控交換和移動通信等方面都已取得長足的進展。但是，衛星通信設備（除天線外）的國產化仍不成氣候。早年能獨立研制成套設備的科研院所、以及曾打算開發國產ＶＳＡＴ系統的國企大廠都擋不住洋貨的入侵，似乎只剩一家小型企業尚能占據數字解調設備的部分市場。當程控交換和移動通信領域的工程師們相互滲透、共同發展的同時，衛星通信和其他通信行業之間的學習和互補似乎并不多見。有關的領導機關和主管部門應該制定優惠政策，引導相鄰行業的專業力量投入衛星通信設備的研制和開發中來，并且引導設備研發單位重視和參與ＩＴＵ－Ｒ相關專業研究組的活動。因為只有新技術的開發者才能對行業標準提出真知灼見，也只有了解并熟悉行業標準的制定和修改過程，才能追近世界先進水平。


在通信衛星的研制方面，大功率、密集點波束、以及星上交換等高新技術離我們還很遠，目前不妨給機會研制傳統功能的中小衛星。衛星的研制單位應從加強成本核算著手，走進市場經濟?？繃叶彦X而換來的，衛星平臺相當于Ｈｕｇｈｅｓ ６０１、而有效載荷卻只及Ｈｕｇｈｅｓ ３７６的通信衛星是沒有商業前途的。


在ＶＳＡＴ系統的研制和開發上，國內曾有過投入，也積累了一些經驗。形成不了產品的原因可能在于不能長期集中攻關力量、不能保證工藝質量標準、以及硬件的集成化程度低，關鍵也許還在于申請到撥款的部門寧可重復引進國外的系統和設備。從長遠看，光纜和蜂窩都不能覆蓋我國的大片人口低密度區域，衛星通信設備的需求將是大量和持續的。國內的通信產業應能從中發現商機。近期可在調制解調、糾錯編解碼、數據復用解復用、ＤＶＢ壓縮和編解碼、以及射頻設備等方面占領并且擴大市場份額。鑒于信息爆炸將加劇帶寬的緊缺，對速率／帶寬轉換效率更高的調制方式、以及能大幅度提高抗干擾能力的糾錯方式等研究成果，應能換取較高的經濟利益。


中國電信還在對ＩＤＲ結合ＤＣＭＥ的衛星信道進行擴容，以用于地面線路的備份。ＩＤＲ是產生于１９８０年代前期的、與ＩＳＤＮ相匹配的技術。ＤＣＭＥ設備只能壓縮話音信道，對日益增多的數據信道毫無幫助。很難想像這些新擴容的設備還能被用上十年。預分配帶寬的點到點ＩＤＲ載波對轉發器帶寬資源和功率資源的利用率都不夠高。相比之下，ＡＴＭ的信元交換方式似能直接或經改造后用于衛星通信：在地球站的ＶＰ交換機中，擬發往多個遠端站的信元只被送往一個出口隊列，經調制后上行；每個地球站只發送一個上行載波；該載波將被所有相關的遠端地球站接收并解調；解調后的數據流被送往遠端站內的ＶＰ交換機；經過對ＶＰＩ的檢測，無關的信元將被拋棄，只有ＶＰＩ指向本地的、由其它ＡＴＭ交換機發來的信元才被相應轉發。每個地球站所發送上行載波的數據速率是恒定的，但在該載波中被發往某個特定的遠端站的數據量是可變的。通過動態地按需調整發往各個遠端站的數據量，可使上行載波的帶寬資源得到高效利用。由于包括單播和多播的所有信息都只需被傳送一次，衛星ＡＴＭ方式可以提高在廣播和多播時的傳輸效率。由于每個地球站只發送一個寬帶上行載波，轉發器上的載波數遠少于采用ＩＤＲ方式時。轉發器在工作于單載波或少量載波時可以降低輸出回退量，從而更有效地利用功率資源?？紤]到ＡＴＭ方式因信頭開銷較大而影響了傳輸效率，衛星信道的帶寬容量又遠低于光纜，用衛星信道傳輸ＡＴＭ信元時應避免再加物理層開銷。